镉胁迫下柳枝稷幼苗生理变化
镉胁迫下柳枝稷幼苗生理变化[20200614171529]
摘要：以柳枝稷为材料，通过水培实验研究0μM 、2μM、4μM、8μM、16μM五种处理浓度镉胁迫对其根系相对伸长和生物量，以及各生理性状的影响 。结果表明，随着镉浓度的增加，柳枝稷根系活力、叶绿素含量、光合速率、胞间CO2浓度、气孔开度、蒸腾速率呈下降趋势，MDA值呈上升趋势。本研究为柳枝稷在镉污染土地上的应用提供部分理论依据。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
关键字:柳枝稷,镉,水培
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract. 1
Key words 1
引言 2
1 材料与方法 3
1．1 幼苗前期处理 3
1．2 镉胁迫 3
1．3 取样观察 3
1．3．1 柳枝稷植株生长指标测定： 3
1．3．2 植株干重及鲜重测定： 3
1．3．3 光合速率，气孔开度，蒸腾速率，胞间CO2浓度测定： 3
1．3．4 根系活力的测定 3
1．3．5 叶绿素含量以及a/b值测定： 4
1．3．6 丙二醛（MDA）含量测定： 4
1．3．7 根系与地上部分镉含量测定： 4
2 结果与分析 5
2．1 镉胁迫对柳枝稷根系相对生长率的影响 5
2．2 镉处理对柳枝稷幼苗地上和地下部分鲜重的影响 5
2．3 镉处理对柳枝稷光合速率，气孔开度，蒸腾速率，胞间CO2浓度的影响 6
2．4 镉处理对柳枝稷根系活力的影响 7
2．5 镉处理柳枝稷叶绿素含量的影响 8
2．6 镉处理对柳枝稷丙二醛含量的影响 9
2．7 镉处理对柳枝稷地上和地下部分镉含量的影响 9
3 小结与讨论 10
致谢 10
参考文献 10
镉胁迫下柳枝稷幼苗生理变化
引言
引言
由于工业生产的迅速发展，许多有毒重金属元素被释放到环境中，在众多的污染性重金属元素中，镉(Cd)由于其高转移性和高毒害性为人们所特别关注，被公认为是对人类最具威胁的主 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
要有毒重金属之一。据估计，过去半个世纪以来，全球排放到环境中的镉高达22000吨，我国镉污染土地分布于11个省的25个地区，约占土地面积为1.3万hm2[1]。释放到环境中的镉严重污染了土壤、水体和大气，并进而通过食物链危害人类健康。食用含镉食物会导致人体骨质疏松、易发癌变、肝肾功能紊乱以及高血压等症状。自 20 世纪 60 年代末，日本发现“骨痛病”是由于当地居民食用含镉废水污染了的土壤生产的“镉米”所致以来，土壤镉污染问题一直引起世人的关注。由于镉不能被土壤微生物分解，其污染为不可逆的累积过程,因此研究如何治理环境中的重金属污染，对于人类健康，植物的安全生产和生态保护具有极其重要的意义。
在现代工矿业发展过程中，如何有效的治理重金属污染一直是生态学与环境科学研究的重要课题之一。利用能源植物开展重金属污染土壤修复可以实现生物质原料生产与重金属污染土壤治理的双赢[2]。黄树焘等选择矿场尾矿库建立了能源植物生产基地并研究土壤污染特征[3]，朱国辉等在重金属污染矿区筛选了耐重金属污染的优良甘蔗品种[4]，韩志萍等利用盆栽芦竹开展重金属污染湿地修复模拟研究[5]。因此，基于重金属污染土地开展草本能源植物规模化种植并分析其重金属富集特性的研究也是很有发展前景的方向，利用受重金属污染的边际性土地进行生物质能源开发同时也具有非常大的开发潜力。根据我国国情，筛选出适合于我国种植的具有重金属抗性的能源草品种具有非常重要的意义。
早在20世纪60年代，有研究者就注意到柳枝稷（Panicum virgatum.L）有较好的耐盐碱性，在很多植物不能生长的盐碱地也可存活。作为非粮能源植物，柳枝稷有很多优势：种植费用低，生长迅速，耕种期长，生长期内20年不用维护；适应性强，肥水利用率高；成本低，产量高，经济潜能大，适合推广，故而是目前理想的生物质原料[6]，于1991年被美国能源部选为生产生物质能源的模式作物[7]。2010年，柳枝稷( Panicum virgatum L.)的全基因组图谱测序完成，其学术论文刊登在《遗传学》杂志上,使柳枝稷的应用从遗传学的角度更进了一步[8]。因此，以柳枝稷为研究材料，开展其在重金属污规土地上的模化种植与开发利用，可以有效解决当前生物质能源产业原料不足的问题，且将农业生产和环境保护结合起来，能够发挥巨大的生态效益和经济效益，开发应用前景较为广阔。
重金属胁迫几乎能够影响植物所有的重要生命过程[9]，如抗氧化系统[10]、光合作用、蒸腾作用[11]，降低植物产量质量，加速衰老等[12, 13]。100μM的镉就能引起植物代谢紊乱、生长受阻甚至死亡[14]。所以，柳枝稷与镉污染成为一种有趣的组合，吸引当今众多学者的目光。本文将阐述柳枝稷在镉胁迫下的生长变化，为以后研究柳枝稷耐镉机理提供数据支持。
1 材料与方法
1．1 幼苗前期处理
柳枝稷种子(P.virgatum.品种Cave-in-Rock)用50%浓硫酸振荡浸泡30min，用70%酒精消毒灭菌，之后用去离子水反复冲洗。将灭菌后的种子播于己灭菌的蛭石中，在条件为光照/黑暗16h/8h，温度25-35℃，湿度65-85%温室中培养，待幼苗长出第三片真叶时，移至1/4Hoagland营养液[15]中培养，营养液成份为1mM KH2PO4,5Mm KNO3,5mM CaNO3,2Mm MgSO4,92 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
μM H3BO3,1.5μM ZnSO4,0.6μM CuSO4,0.2μM MoO3,18μM MnSO4,3.6μM FeSO4 [16]，营养液pH用1M HCl和1M NaOH调至5.8。
1．2 镉胁迫
水培一周后，用不同浓度梯度的CdCl2做胁迫处理，设5个处理，分别为Control（0μM）、2μM、4μM、8μM、16μM，每个处理三次重复，将Cd按设定浓度配到霍格兰营养液中，每三天更换营养液。处理当天和之后每三天测定一次根长，处理15天后取样测定生理生化指标。
1．3 取样观察
清理根系附着物，对生物/生理指标进行测量，同时取样、同时处理、同时测定，减少误差。
1．3．1 柳枝稷植株生长指标测定：
根系相对伸长速率：处理前后根系长度差为根系伸长量的比值为根系相对伸长速率(relative root elongation)。测定镉处理与对照无镉处理的柳枝稷幼苗主根，并计算根系伸长量的百分比。每3天更换营养液并测定根长，计算相对伸长，共测4次。
1．3．2 植株干重及鲜重测定：
取柳枝稷幼苗，将植株沿茎杆基部剪开测定鲜重，测定柳枝稷的地上鲜重与地下鲜重。
1．3．3 光合速率，气孔开度，蒸腾速率，胞间CO2浓度测定：
使用便携式光合测定系统LI 6400仪器，设定参数光量子600μmol.m-2.s-1，流量500，温度28℃，湿度50%。用叶片室夹好叶片，在特定光强值完成采样，设置自动匹配的CO2浓度，完成测定。测定过程中，要注意所取材料在植株上的部位要一致，打取叶圆片要避开主脉和伤口，取材以及打取叶圆片的过程操作要迅速，以免失水。而且压力室法要严格密封，防止漏气。完成光合速率，气孔开度，蒸腾速率以及胞间CO2浓度的测定。
摘要：以柳枝稷为材料，通过水培实验研究0μM 、2μM、4μM、8μM、16μM五种处理浓度镉胁迫对其根系相对伸长和生物量，以及各生理性状的影响 。结果表明，随着镉浓度的增加，柳枝稷根系活力、叶绿素含量、光合速率、胞间CO2浓度、气孔开度、蒸腾速率呈下降趋势，MDA值呈上升趋势。本研究为柳枝稷在镉污染土地上的应用提供部分理论依据。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
关键字:柳枝稷,镉,水培
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract. 1
Key words 1
引言 2
1 材料与方法 3
1．1 幼苗前期处理 3
1．2 镉胁迫 3
1．3 取样观察 3
1．3．1 柳枝稷植株生长指标测定： 3
1．3．2 植株干重及鲜重测定： 3
1．3．3 光合速率，气孔开度，蒸腾速率，胞间CO2浓度测定： 3
1．3．4 根系活力的测定 3
1．3．5 叶绿素含量以及a/b值测定： 4
1．3．6 丙二醛（MDA）含量测定： 4
1．3．7 根系与地上部分镉含量测定： 4
2 结果与分析 5
2．1 镉胁迫对柳枝稷根系相对生长率的影响 5
2．2 镉处理对柳枝稷幼苗地上和地下部分鲜重的影响 5
2．3 镉处理对柳枝稷光合速率，气孔开度，蒸腾速率，胞间CO2浓度的影响 6
2．4 镉处理对柳枝稷根系活力的影响 7
2．5 镉处理柳枝稷叶绿素含量的影响 8
2．6 镉处理对柳枝稷丙二醛含量的影响 9
2．7 镉处理对柳枝稷地上和地下部分镉含量的影响 9
3 小结与讨论 10
致谢 10
参考文献 10
镉胁迫下柳枝稷幼苗生理变化
引言
引言
由于工业生产的迅速发展，许多有毒重金属元素被释放到环境中，在众多的污染性重金属元素中，镉(Cd)由于其高转移性和高毒害性为人们所特别关注，被公认为是对人类最具威胁的主 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
要有毒重金属之一。据估计，过去半个世纪以来，全球排放到环境中的镉高达22000吨，我国镉污染土地分布于11个省的25个地区，约占土地面积为1.3万hm2[1]。释放到环境中的镉严重污染了土壤、水体和大气，并进而通过食物链危害人类健康。食用含镉食物会导致人体骨质疏松、易发癌变、肝肾功能紊乱以及高血压等症状。自 20 世纪 60 年代末，日本发现“骨痛病”是由于当地居民食用含镉废水污染了的土壤生产的“镉米”所致以来，土壤镉污染问题一直引起世人的关注。由于镉不能被土壤微生物分解，其污染为不可逆的累积过程,因此研究如何治理环境中的重金属污染，对于人类健康，植物的安全生产和生态保护具有极其重要的意义。
在现代工矿业发展过程中，如何有效的治理重金属污染一直是生态学与环境科学研究的重要课题之一。利用能源植物开展重金属污染土壤修复可以实现生物质原料生产与重金属污染土壤治理的双赢[2]。黄树焘等选择矿场尾矿库建立了能源植物生产基地并研究土壤污染特征[3]，朱国辉等在重金属污染矿区筛选了耐重金属污染的优良甘蔗品种[4]，韩志萍等利用盆栽芦竹开展重金属污染湿地修复模拟研究[5]。因此，基于重金属污染土地开展草本能源植物规模化种植并分析其重金属富集特性的研究也是很有发展前景的方向，利用受重金属污染的边际性土地进行生物质能源开发同时也具有非常大的开发潜力。根据我国国情，筛选出适合于我国种植的具有重金属抗性的能源草品种具有非常重要的意义。
早在20世纪60年代，有研究者就注意到柳枝稷（Panicum virgatum.L）有较好的耐盐碱性，在很多植物不能生长的盐碱地也可存活。作为非粮能源植物，柳枝稷有很多优势：种植费用低，生长迅速，耕种期长，生长期内20年不用维护；适应性强，肥水利用率高；成本低，产量高，经济潜能大，适合推广，故而是目前理想的生物质原料[6]，于1991年被美国能源部选为生产生物质能源的模式作物[7]。2010年，柳枝稷( Panicum virgatum L.)的全基因组图谱测序完成，其学术论文刊登在《遗传学》杂志上,使柳枝稷的应用从遗传学的角度更进了一步[8]。因此，以柳枝稷为研究材料，开展其在重金属污规土地上的模化种植与开发利用，可以有效解决当前生物质能源产业原料不足的问题，且将农业生产和环境保护结合起来，能够发挥巨大的生态效益和经济效益，开发应用前景较为广阔。
重金属胁迫几乎能够影响植物所有的重要生命过程[9]，如抗氧化系统[10]、光合作用、蒸腾作用[11]，降低植物产量质量，加速衰老等[12, 13]。100μM的镉就能引起植物代谢紊乱、生长受阻甚至死亡[14]。所以，柳枝稷与镉污染成为一种有趣的组合，吸引当今众多学者的目光。本文将阐述柳枝稷在镉胁迫下的生长变化，为以后研究柳枝稷耐镉机理提供数据支持。
1 材料与方法
1．1 幼苗前期处理
柳枝稷种子(P.virgatum.品种Cave-in-Rock)用50%浓硫酸振荡浸泡30min，用70%酒精消毒灭菌，之后用去离子水反复冲洗。将灭菌后的种子播于己灭菌的蛭石中，在条件为光照/黑暗16h/8h，温度25-35℃，湿度65-85%温室中培养，待幼苗长出第三片真叶时，移至1/4Hoagland营养液[15]中培养，营养液成份为1mM KH2PO4,5Mm KNO3,5mM CaNO3,2Mm MgSO4,92 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
μM H3BO3,1.5μM ZnSO4,0.6μM CuSO4,0.2μM MoO3,18μM MnSO4,3.6μM FeSO4 [16]，营养液pH用1M HCl和1M NaOH调至5.8。
1．2 镉胁迫
水培一周后，用不同浓度梯度的CdCl2做胁迫处理，设5个处理，分别为Control（0μM）、2μM、4μM、8μM、16μM，每个处理三次重复，将Cd按设定浓度配到霍格兰营养液中，每三天更换营养液。处理当天和之后每三天测定一次根长，处理15天后取样测定生理生化指标。
1．3 取样观察
清理根系附着物，对生物/生理指标进行测量，同时取样、同时处理、同时测定，减少误差。
1．3．1 柳枝稷植株生长指标测定：
根系相对伸长速率：处理前后根系长度差为根系伸长量的比值为根系相对伸长速率(relative root elongation)。测定镉处理与对照无镉处理的柳枝稷幼苗主根，并计算根系伸长量的百分比。每3天更换营养液并测定根长，计算相对伸长，共测4次。
1．3．2 植株干重及鲜重测定：
取柳枝稷幼苗，将植株沿茎杆基部剪开测定鲜重，测定柳枝稷的地上鲜重与地下鲜重。
1．3．3 光合速率，气孔开度，蒸腾速率，胞间CO2浓度测定：
使用便携式光合测定系统LI 6400仪器，设定参数光量子600μmol.m-2.s-1，流量500，温度28℃，湿度50%。用叶片室夹好叶片，在特定光强值完成采样，设置自动匹配的CO2浓度，完成测定。测定过程中，要注意所取材料在植株上的部位要一致，打取叶圆片要避开主脉和伤口，取材以及打取叶圆片的过程操作要迅速，以免失水。而且压力室法要严格密封，防止漏气。完成光合速率，气孔开度，蒸腾速率以及胞间CO2浓度的测定。
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